挖掘机斗杆抖动分析与改进

时间:2019-08-15 13:18:03点击量:51 作者:张馨予

1台36t级液压挖掘机当斗杆与动臂夹角大于90°,且操作人员微动斗杆操纵手柄使斗杆下降时,就会出现斗杆抖动现象,由此造成挖掘机无法进行平整地面和进行修坡作业。

1.斗杆液压回路组成及原理

(1)组成

该挖掘机斗杆液压回路主要由斗杆阀1、再生截止阀2、斗杆缸3、斗杆先导阀4、先导泵5、主泵6、主溢流阀7、先导溢流阀8和负流量反馈阀9等组成,如附图所示。

挖掘机斗杆抖动分析与改进

为提高该挖掘机斗杆无负载时的下降速度,在斗杆阀1的回油油路上设置了再生截断阀2。再生截断阀2阀芯的两端分别与斗杆缸3无杆腔及回油油路连接,并在回油端设有回位弹簧。再生截断阀2阀芯的移动位置由斗杆缸3无杆腔压力、回油压力、回位弹簧弹力决定,再生截断阀2与斗杆阀1共同配合,可实现再生回路的再生功能。

(2)再生回路原理

当操纵斗杆先导阀4使斗杆下降时,先导泵5输出的压力油通过斗杆先导阀4进入斗杆阀1左端,驱动斗杆阀1左位工作。在斗杆未接触土壤时(其处于无负荷下降状态),斗杆缸3无杆腔压力很小,再生截断阀2阀芯在弹簧力的作用下向下移动,将斗杆缸3有杆腔的回油通道关闭。此时斗杆缸3有杆腔的油液,通过斗杆阀1内的单向阀直接回到斗杆缸3的无杆腔,从而实现斗杆缸3有杆腔压力的再生功能,使斗杆缸3活塞杆伸出速度加快。

当铲斗接触到土壤时(斗杆负载增加),斗杆缸3无杆腔压力上升,将斗杆阀1内的单向阀关闭,从而使再生回路关闭。此时主泵6输出的压力油通过斗杆阀1进入斗杆缸无杆腔。同时斗杆缸3无杆腔的压力油推动再生截断阀2上移,将斗杆缸3有杆腔回油油路打开,实现正常回油。

2.故障分析

分析认为:当斗杆与动臂夹角大于90°时操纵斗杆下降,斗杆的自身质量会使斗杆产生下降趋势,从而使斗杆缸无杆腔压力降低。当微动斗杆操纵手柄使斗杆下降时,斗杆阀左位工作,斗杆缸有杆腔供油量较小,由此造成斗杆缸无杆腔补油不足,产生了真空。

当斗杆缸无杆腔出现真空后,再生截断阀油路断开(其下端的压力小于其上端弹簧力与回油背压压力之和),斗杆缸无杆腔只能通过斗杆阀内的单向阀从斗杆缸有杆腔补油,由此造成斗杆缸有杆腔也出现真空。

斗杆缸有杆腔出现真空后,斗杆在自身质量作用下快速下降,使斗杆缸活塞杆快速伸出,造成斗杆缸有杆腔油压瞬间升高。该压力油通过斗杆阀内的单向阀进入无杆腔,使无杆腔的压力迅速升高。当斗杆缸无杆腔油压大于弹簧力与回油背压之和时,斗杆再生截断阀打开。斗杆再生截止阀打开后,斗杆缸有杆腔回油油路打开,斗杆阀内的单向阀关闭,斗杆缸有杆腔不再向无杆腔补油,无杆腔压力又快速下降,直到斗杆再生截断阀阀芯再次下移而关闭。再生截断阀反复启闭,无杆腔压力忽大忽小,造成斗杆缸运动时断时续,从而导致斗杆产生抖动。

由此看出,动臂与斗杆夹角小于90°时操作斗杆下降,挖掘机斗杆缸无杆腔不靠再生截断阀控制补油,所以不会出现斗杆抖动现象。只有当动臂与斗杆夹角大于90°时,微动操作斗杆手柄才会出现斗杆抖动现象。

根据以上分析可以判定,斗杆抖动的原因是再生截断阀频繁开闭,而再生截断阀频繁开启是由于开启压力过小所致。

3.改进措施

操纵斗杆微动时挖掘机斗杆出现了明显抖动,此时测试先导压力为1.36~1.57MPa(正常开启压力为1~2MPa),斗杆缸无杆腔压力为2MPa,且压力不稳定。由此说明,在此压力区间再生截断阀出现了频繁启闭现象。

测试也表明,要想避免斗杆抖动,需提高再生截断阀的开启压力。提高再生截断阀的开启压力,可使无杆腔压力比较小时,有杆腔一直向无杆腔补油。待无杆腔压力提高后,再使再生截断阀上移,开启斗杆缸有杆腔回油油路,便可减少斗杆缸无杆腔真空现象。提高再生截断阀开启压力方法是增大再生截断阀回位弹簧的自由高度,为此须增大再生截断阀弹簧力。

增大再生截断阀弹簧弹力后,先将再生截断阀开启压力提高到7MPa,此时实地操作发现斗杆抖动现象减弱。再将再生截断阀开启压力提高到9MPa,微动操纵斗杆手柄时,没有发现斗杆抖动现象。为了保险起见,将先导压力分别设置为1.2~1.7MPa区间的各种压力值进行测试,均没有出现斗杆抖动现象,由此说明改进措施很成功。